声光控制楼道照明灯的设计与制作设计.doc

精选资料 电子与信息工程学院毕业设计声光控制楼道照明灯的设计与制作 专 业：应用电子技术班 级：电子1122学 号：1101201217学生姓名：陈槿雅校外指导教师：朱继军校内指导教师：韩包海二零 一四 年 四 月声光控制楼道照明灯的设计与制作摘 要：“绿色照明”是20世纪90年代初提出的照明领域新方针现在公共场所各种照明灯的应用逐渐增多，用电量也逐步加大生活中我们用的最为平常的灯则是楼道里的照明灯，住过居民楼的人都知道，楼道很窄，晚上行走很不方便，如果让楼道的照明灯一直亮着，则造成了能源的极大浪费因此设计一种既不浪费国家电力又方便实用的照明灯系统是很有实用价值的声光双控照明灯不仅适用于住宅区的楼道，也适用于工厂、办公室、教学楼等公共场所，它具有体积小、灵敏低耗、性能稳定、节能等优点，符合当今节能环保的主题在晚上或光线较暗时，当有人走过楼梯发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮提供照明，当人们走过楼道后延时几秒自动熄灭；在白天，即使有声音楼道灯也不会亮，从而达到节能目的。

关键词：绿色照明；光敏电阻；光控电路；节能目 录1 绪论 11.1 设计背景、目的和意义 11.1.1 设计背景 11.1.2 设计的目的和意义 11.2 国内外发展现状 22 系统方案设计及论证 32.1设计内容 32.2方案设计 32.2.1 方案一 32.2.2 方案二 32.2.3 方案三 52.3方案论证 53 硬件电路设计 63.1系统电路的设计 63.1.1 三极管放大电路 63.1.2 带阻滤波电路 73.1.3 单电源放大电路 73.1.4 检波和电压比较电路 83.1.5 光控电路 93.1.6 延时电路 93.1.7 电源电路 103.2 主要元器件介绍 113.2.1 驻极体话筒 113.2.2 光敏电阻 113.2.3 NE555定时器 123.2.4 运放LM324 143.2.5 三端稳压器管 143.3 电路图的确定 153.4 PCB板制作流程 164 硬件电路安装与调试 174.1元器件安装焊接及注意事项 174.2电路的调试 174.2.1 硬件静态的调试 174.2.2 联机仿真调试 174.3遇到的问题 185 结论 19致谢 20参考文献 21附录A 电路原理图 22附录B PCB图 23附录C 元器件清单 24附录D 实物图 25可修改编辑1 绪论随着科技的发展，电子产品越来越多的走近了人们的生活，科技的力量对科学技术的发展起了不可估量的作用，从爱迪生发明了电灯让人们迎来了电的时代到现在TTL电路，COMS等新技术的应用为人们带来了便捷，声光双控照明灯不仅适用于住宅区的楼道，而且也适用于工厂、办公室、教学楼等公共场所，它具有体积小，外形美观，灵敏低耗、性能稳定、节能等优点，符合当今世界节能环保的主题。

通过模拟电子技术的学习，我提出了一种基于晶体三极管工作状态的系统设计方法，结合光敏电阻随着外部环境的阻值改变的特性，给出光控灯的设计方案，在此基础上结合数字电子技术的优点，引入驻极体话筒将声控功能加在其中，同时实现声控和光控，主要思路是通过把声音和光照物理信号通过驻极体传声器和光敏电阻，将其转换为电信号，并利用三极管的放大、开关特性，完成其对电路的控制定时是运用了NE555电路为核心的单稳态触发器，它有很好的定时作用根据技术要求选择相应元器件，依次绘制电原理图和印刷线路图，然后做出相应的电路板，安装元器件进行调试直到成功1.1 设计背景、目的和意义1.1.1 设计背景随着现代科技的高速发展，照明灯的需求也在不断地发展，人类有意识地采用各种方法改进它照明，不仅改变了人们“日出而作，日落而息”的生活方式，也丰富了我们的精神世界生活中我们用的最为平常的灯则是楼道里的照明灯，住过居民楼的人都知道，楼道很窄，晚上行走很不方便，如果让楼道的照明灯一直亮着，则难免会浪费国家资源，因此设计一种既不浪费国家电力又很方便实用的照明灯系统是很有实用价值的声光照明灯的使用极大的节约了资源我带着这个问题，选择了这个课题！1.1.2 设计的目的和意义设计目的：通过这次的课题研究我可以从理清它的发展脉络上进一步了解它的工作原理，将平时所学习的知识运用到实验探索上，这对提高我的动手能力创新意识及锻炼思维活动是一个莫大的帮助。

同时这次的设计能让我进一步地了解照明灯，而不是仅局限于课本知识以内从小的突破点入手，掌握又一项实用技能，从而实现课堂外的又一次提高！设计意义：随着电子技术的发展，用声光控延时开关代替住宅小区的楼道开关天黑以后，当有人走过楼梯发出脚步声或其它声音时，楼道灯会自动点亮提供照明，当人们走过楼道，灯延时几秒自动熄灭在白天即使有声音，楼道灯也不会亮，可以达到节能的目的声光控延时开关不仅适用于住宅区的楼道，也适用于工厂、办公楼、教学楼等公共场所，因为楼道照明是非持续性的，有人经过才需要光亮，而不断的开关通断会影响灯的使用寿命，所以声光控照明灯在楼道照明领域得到广泛应用1.2 国内外发展现状由于近年来我国的照明器材行业的迅速崛起，中国已经成为电光源产品的主要输出国之一加入WTO后，国际上一些知名品牌大企业相继进入国内产销领域，使得国内竞争国际化，而努力增加节能光源和不同花样、用途的照明器具的开发，加快绿色、节能光源产品的开发推广和应用是我国目前照明器材行业结构调整的重点，而由此带来的巨大挑战与商业利益也成为一些企业瞩目的焦点随着全球经济一体化，发达国家产业调整的步伐进一步加快，一般照明电器产品生产大量向发展中国家转移，而中国也逐步成为照明电器产品出口大国。

展望未来的国内市场，需求仍会呈逐年增长趋势，基础设施建设、城市亮化工程建设都需要照明，这将预示着我国照明市场仍有很大的潜力可挖随着人们生活水平逐步提高，对生存环境质量的要求也越来越高，对照明电器产品也提出更高的要求提高照明产品的质量和档次，既是当前摆在我们面前的课题，也是全行业共同努力的长期目标，只有保证产品的质量才能不断地进步，才能使我国成为照明行业中的生产强国，才能为照明电器行业的健康发展做出更大的贡献可修改编辑2 系统方案设计及论证2.1设计内容本课题研究设计一个声光控节能灯，当无人通过或在白天光线很好时有人通过或者是光线暗但是没人通过时，节能灯均不会开启照明，而当在夜晚或光线较暗时，遇到声响（例如脚步声，说话声等），节能灯可自动开启照明，并且延时一段时间后自动熄灭适用于楼道、走廊、洗涮间、厕所等公共场合，能节电并延长灯泡使用寿命，给人们的生活带来了很多的方便本次设计的是声光控制楼道照明灯，设计内容包括光控电路、声控电路、放大处理电路、延时电路等在夜间有声音时，灯点亮，无声后，延时2秒自动熄灭，如果持续有声音，灯一直亮；在白天不论有无声音灯均不亮，从而达到节能目的完成控制电路的设计，根据技术要求选择相应元器件，依次绘制电原理图和印刷线路图，然后做出相应的电路板，安装元器件，布局美观，焊接良好，然后进行调试，直到成功。

2.2方案设计2.2.1 方案一系统总框图如图2.1所示本方案以AT89S52单片机为核心设计的一种声光控智能开关控制系统，系统整体硬件电路包括：电源电路、声控电路、光控电路、主控电路及灯控电路由系统方框图可以看出，声控、光控电路将外界声光信号送到控制器进行处理，然后将处理后的输出相应信号送到灯电路来控制灯泡的亮灭电源外界信号声控电路控制电路光控电路光照强度灯电路图2.1 方案一系统总框图2.2.2 方案二系统总框图如图2.2所示稳压，滤波整流，降压声音拾取声音放大控制部分受控部分延时电路图2.2 方案二系统总框图本方案主要使用数字集成电路CD4011，内部含有4个独立的与非门D1～D4，当声音信号由驻极体话筒接收经C1耦合到VT的基极进行电压放大后送到CD4011中的与非门D2的2脚，R4、R7是VT的偏置电阻，C2是电源滤波电容由光敏电阻RG等元件组成光控电路，R5和RG组成串联分压电路，夜晚环境无光时，光敏电阻的阻值很大，RG两端的电压高，改变R8或C3的值可改变延时时间CD4011中的D3和D4构成两级整形电路，将方波信号进行整形当C3充电到一定电平时，信号经与非门D3、D4后输出为高电平，使单向可控硅导通；C3充满电后只向R8放电，当放电到一定电平时，经与非门D3、D4输出为低电平，使单向可控硅截止，完成一次完整的电子开关由开到关的过程。

二极管VD1～VD4将220V交流进行桥式整流变成脉动直流电，经R1降压，C2滤波后即为电路的直流电源，为BM、VT、IC芯片等供电电路原理图如图2.3所示图2.3方案二原理图2.2.3方案三系统总框图如图2.4所示本方案主要由以NE555为核心设计的电路整个系统主要由声控电路、光控电路、放大电路、延时电路四部分组成其中，声控电路与光控电路分别由LM324内部两个放大器组成声控部分其实是一个负反馈放大器，主要是将驻极体话筒接收到的信号进行放大，输出到电压比较电路中，通过电压的变化来决定LM324输出的是高还是低电平，最终决定是否能驱动NE555工作光控部分是一个由光敏电阻与另外几个电阻组成的电压比较器，由于NE555中④脚的特性（低电平有效，输出为低电平）当有光时，光敏电阻器阻值很小，电流经反向端输出低电平，有无声音信号经过时，LED灯都不亮，且NE555复位；当无光或光线暗时，光敏电阻阻值很大，电流经同向端输出高电平，当有声音信号经过时，LED灯亮，NE555输出高电平由驻极体话筒接收到的声音信号经反向放大电路送到NE555的⑥、⑦脚来对LED灯亮的时间进行延时电源声控电路延时电路光控电路驱动LED图2.4 方案三系统总框图2.3方案论证经三种方案的比较，方案一设计到的核心元件是AT89S52单片机，单片机功耗低，编程麻烦，软件调试复杂；方案二电路中使用CD4011来实现声光转换相对复杂，使用电源信号来实现声电转换，传达声音效果不明显。

而方案三相对于前两种方案对比，使用的元器件价格便宜，电路结构简单，制作成本低，使用驻极体话筒实现声电转换，传达声音信号的灵敏度高、效益好综上考虑，我决定使用方案三作为本次设计的总体方案可修改编辑3 硬件电路设计3.1系统电路的设计本设计电路图见附录A所示，主要采用由LM324、NE555、LM7809、驻极体话筒、光敏电阻、二极管4007、4148、NPN三极管和若干个电阻与电容组成的电路接通+12V电压后，经过LM7809将电压稳定在9V左右输出，电源指示灯L2亮起由驻极体话筒P接收到外部声音后先经过一个主要由NPN三极管和几个电阻组成的放大电路放大后，通过带阻滤波电路过滤掉50HZ以下频率的信号，然后通过LM324组成的单电源放大电路放大约15倍左右后，通过两个二极管4007对声音信号检波，通过一个电压比较电路，LM324的⑨脚流入的是一个基准电压，当流经⑩脚的电压大于门限电压后，⑧脚输出高电平，流入NE555的②脚NE555的②脚是一个低电平触发脚，此时如果是夜晚光线较暗时，光敏电阻Rg组成的光控电路输出高电平触。